一种综合利用联合循环机组废气余热的供热系统的制作方法

本实用新型属于能源利用技术领域，具体涉及一种综合利用联合循环机组废气余热的供热系统。

背景技术：

为顺应节能环保的发展要求，具备经济高效、污染物排放低、启停快速等优点的燃气轮机及其联合循环发电技术在我国得到快速发展和应用。

联合循环机组余热锅炉的排烟会带走大量热能，如f级联合循环机组余热锅炉排烟温度能超过90℃，排烟流量超过2000t/h，烟气余热不仅具有很高的利用潜力，其直接排放还会造成环境的热污染，因此，充分利用联合循环机组烟气余热已十分必要和迫切。

此外，目前主流的f级燃气轮机透平初温已达1400℃左右，远超出多数金属材料的耐温极限。为保证热通道部件(包括燃气轮机燃烧室和透平部件)在高温下安全可靠运行，燃气轮机燃烧室衬套、喷嘴和动叶片等关键热通道部件中均设计有冷却空气通道，以降低热通道部件的实际运行温度。热通道冷却空气的气源一般来自燃气轮机压气机中间级或末级抽气，为降低冷却空气用量而减少压气机耗功，同时利用冷却空气的高品位热量，部分型号的燃气轮机(例如三菱m701f)配置了热通道冷却空气热交换器，如图1所示。在燃气轮机热通道冷却空气热交换器中，风扇吸入冷空气，冷空气与tca换热器(压缩空气换热器)中的压气机抽气对流换热后成为热空气，热空气进一步与fgh换热器(天然气换热器)中的冷天然气对流换热后排入大气，一般情况下，fgh换热器中的天然气只能回收tca换热器中压气机抽气放热量的约60％，热通道冷却空气热交换器仍会向大气排出大量高温空气(设计工况下直接排放的高温空气温度超过160℃、热量超过4mw)，造成了能源浪费及环境热污染。

国内诸多燃气轮机及其联合循环机组在发电的同时，也承担供热的任务，在实际生产中，往往采用直接燃烧天然气(如天然气锅炉)或热电联供(汽轮机或锅炉抽汽)的方式生产热水用于供热，但无论哪种生产热水的方式，均以消耗大量的一次能源(天然气)为代价。

目前尚没有一种设计合理，能够综合利用联合循环机组废气余热，具备节能特征的供热系统。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，提供了一种综合利用联合循环机组废气余热的供热系统，既可综合利用余热锅炉的排烟余热以及燃气轮机热通道冷却空气热交换器排气废热，又能减少供热过程中的一次能源消耗。

本实用新型采用以下技术方案来实现的：

一种综合利用联合循环机组废气余热的供热系统，包括燃气轮机热通道冷却空气热交换器、水-空气热交换器、水-烟气热交换器，第二热交换器罩壳以及余热锅炉；其中，

燃气轮机热通道冷却空气热交换器包括第一热交换器罩壳，以及依次连接在第一热交换器罩壳内的风扇组、压缩空气换热器和天然气换热器，压缩空气换热器上设置有压缩空气出入口，天然气换热器上设置有天然气出入口，第一热交换器罩壳上设置有空气出入口；

水-空气热交换器布置于第二热交换器罩壳中，水-空气热交换器设置有水出入口和空气出入口；

水-烟气热交换器布置于余热锅炉内部，水-烟气热交换器设置有水出入口和烟气出入口。

本实用新型进一步的改进在于，第一热交换器罩壳的空气出口与第二热交换器罩壳的空气入口相连接。

本实用新型进一步的改进在于，水-空气热交换器的冷水入口通过第一管道系统连接至冷水源，水-空气热交换器的热水出口通过第二管道系统与水-烟气热交换器的水侧入口相连。

本实用新型进一步的改进在于，第二管道系统上设置有三通阀，其连接有第四管道系统。

本实用新型进一步的改进在于，水-烟气热交换器的水侧出口通过第三管道系统与供热的热用户相连。

本实用新型进一步的改进在于，水-烟气热交换器是布置于余热锅炉内部的最末级换热器，余热锅炉设有烟气出入口。

本实用新型进一步的改进在于，余热锅炉烟气入口与燃气轮机排气相连。

本实用新型进一步的改进在于，还包括烟囱，烟囱设有烟气出入口，其中烟囱烟气入口与余热锅炉烟气出口相连，烟囱出口与大气相连。

本实用新型至少具有如下有益的技术效果：

本实用新型提供的一种综合利用联合循环机组废气余热的供热系统，可回收余热锅炉烟气余热和燃气轮机热通道冷却空气热交换器排气废热，并将余热和废热综合利用于供热，减少了一次能源的消耗，具有可观的节能效益；此外，单独利用余热锅炉烟气余热的供热系统存在较为严重的低温腐蚀问题，本实用新型的供热给水通过水-空气热交换器升温后，再进入布置于余热锅炉尾部的水-烟气热交换器，能够使水-烟气热交换器的低温腐蚀问题得到改善。

附图说明

图1为典型的燃气轮机热通道冷却空气热交换器及设计参数示意图。

图2是本实用新型所述综合利用联合循环机组废气余热的供热系统结构原理示意图。

附图标记说明：

0为风扇组，1为压缩空气换热器，2为天然气换热器，3为第一热交换器罩壳，4为水-空气热交换器，5为第二热交换器罩壳，6为余热锅炉，7为烟囱，8为水-烟气热交换器，9为热用户，10为第一管道系统，11为第二管道系统，12为第三管道系统，13为第四管道系统，14为三通阀。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型作详细的介绍：

如图2所示，本实用新型提供的一种综合利用联合循环机组废气余热的供热系统，包括燃气轮机热通道冷却空气热交换器、水-空气热交换器4、水-烟气热交换器8，第二热交换器罩壳5、余热锅炉6、烟囱7以及管道系统等。

燃气轮机热通道冷却空气热交换器包括顺次连接的风扇组0、压缩空气换热器1和天然气换热器2，以及将上述部件包含在内的第一热交换器罩壳3。

其中，空气经风扇组0抽吸后进入第一热交换器罩壳3，空气经压缩空气换热器1对流换热后成为热空气，热空气进一步与天然气换热器2对流换热降温后形成高温排气，高温排气流入第二热交换器罩壳5，并与水-空气热交换器4对流换热降温后排向大气。

燃气轮机压气机的高温抽气流经空气经压缩空气换热器1对流换热降温后返回燃气轮机系统。

冷天然气流经天然气换热器2对流换热升温后进入燃气轮机系统。

冷水从第一管道系统10流入水-空气热交换器4，经对流换热升温后，从第二管道系统11进入水-烟气热交换器8，在水-烟气热交换器8中进一步对流换热升温后，从第三管道系统12流至热用户9。

燃气轮机排气(高温烟气)进入余热锅炉后先与余热锅炉各级受热面对流换热降温，再与水-烟气热交换器8进行对流换热降温后流入烟囱，继而排入大气。

第四管道系统13通过三通阀14与第二管道系统11相连接。

第一管道系统10、第二管道系统11、第三管道系统12以及第四管道系统13上均设置有必要的阀门、水泵等。

正常运行时，关闭第四管道系统13中的阀门，打开第一管道系统10中阀门，并通过变化第一管道系统10中的阀门开度，调节用于供热的热水流量。

当水-空气热交换器4需要检修停运时，关闭第一管道系统10中的阀门，打开第四管道系统13中的阀门，并通过变化第四管道系统13中的阀门开度，调节用于供热的热水流量。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。